Ученые изучили «ледяного человека» и выяснили, как на молекулярном уровне процесс мумификации позволяет в течение долгого времени сохранять человеческую кожу.
Ученые с помощью новейших технологий микроскопии смогли выяснить, каким образом человеческие останки прекрасно сохранялись в течение тысячелетий. Команда специалистов из Германии и Италии изучила образцы кожи, взятые у старейшей в Европе естественной мумии. Речь идет о так называемом 5300-летнем «ледяном человеке» (Iceman), который вскоре после смерти оказался погребен под ледником в Тирольских Альпах, расположенных на границе между Италией и Австрией. Исследователи выяснили, что структура кожи мумии осталась в течение всех этих веков практически такой же, что и у живущих сегодня людей, а ее защитные функции сохранились благодаря дегидратации (обезвоживанию).
История находки
Когда в 1991 году туристы случайно нашли «ледяную мумию», они решили, что наткнулись на останки современного человека. Однако вскоре ученые поняли, что этот мужчина 45 лет жил в эпоху энеолита и был, возможно, пастухом. Специалисты продолжили исследования и собрали новые данные о неолитической культуре в этом регионе. «Ледяной человек» мог погибнуть по целому ряду причин, однако ученые в конце концов пришли к выводу, что древний пастух был, скорее всего, убит выстрелом из лука. Стрела вошла под левую лопатку и вызвала сильное внутреннее кровотечение. У «ледяного человека» также обнаружили колотую рану на правой руке и повреждение головы, возможно, в результате еще одного выстрела.
Тогда же ученые обратили внимание на то, что эпидермис (наружный слой кожи) не сохранился, зато коллагеновые структуры оставшегося слоя кожи весьма прочны. Однако причины такой долговечности тканей оставались неясными. И лишь недавно ученые смогли наконец ответить на этот вопрос.
Почему сохранилась кожа?
Исследователи во главе с Мареком Янко (Marek Janko) из Мюнхенского университета им. Людвига Максимилиана взяли три образца кожи «ледяного человека» и изучили их с помощью атомно-силового микроскопа и рамановской спектроскопии. Эти технологии позволили ученым увидеть молекулярные и наноструктуры коллагена.
В ходе исследований ученые выявили, что образцы кожи «ледяного человека» и современных людей по своей структуре очень похожи. Например, рамановская спектроскопия показала, что спектр древних и современных образцов кожи очень схож, то есть молекулярная структура кожи мумии за несколько тысячелетий практически не изменилась.
Мумию сохранило обезвоживание коллагена
При проведении тестов наноиндентирования ученые обнаружили в образцах мумифицированной кожи повышенное значение модуля Юнга. Это означает, что древняя кожа оказалась менее эластичной и упругой, чем современная. По мнению исследований, одна из наиболее вероятных причин увеличившейся прочности мумифицированного коллагена -- дегидратация тела благодаря лиофилизации (обезвоживанию биологического материала путем его замораживания с последующей сушкой в вакууме). Дегидратация могла привести к образованию более плотных фибриллярных структур коллагена, что, в свою очередь, стало причиной возникновения дополнительных связей в молекулярной структуре. Таким образом, обезвоживание тканей привело к повышению защитных функций и помогло предотвратить разложение тела.
«Самым важным результатом нашего исследования стал вывод о том, что коллаген I типа в мумифицированной коже «ледяного человека» сохранил свою структуру и именно таким образом смог защитить кожу от влияния внешних разрушающих факторов (ультрафиолетового излучения, таяния ледника и микробиологической деградации). Благодаря этому мумия смогла сохраняться в течение более чем 5300 лет. Кроме того, мы получили новые данные о структуре коллагена и его механических свойствах после процесса мумификации», -- рассказал Янко.
Заморозка тканей
В целом это исследование подтвердило теорию, согласно которой «ледяной человек» оказался занесен снегом и покрыт коркой льда сразу после смерти. И, несмотря на то что снег и лед таяли, а потом вновь замерзали, мумия большую часть времени оставалась замороженной. Так продолжалось до тех пор, пока ее не нашли.
По мнению другого ученого, принимавшего участие в работе, Роберта Старка (Robert Stark) из Мюнхенского университета им. Людвига Максимилиана, их исследование важно для понимания любых процессов мумификации. «Зачастую мумии представляют собой бесценный источник, благодаря которому мы узнаем о жизни и смерти в древности. Существуют и многие другие способы мумификации тела. Например, древнеегипетский метод. Теперь нам будет легче понять, как до нас дошли в такой прекрасной сохранности тела древних людей», -- отметил Старк.
«Наш вывод о том, что дегидратация коллагена увеличивает эластичность фибриллярной структуры, может также найти применение в современной хирургии, в случаях, когда требуются коллагеновые ткани с определенными механическими свойствами», -- заключил Янко.
Статья «Наноструктура и механические свойства мумифицированного коллагена типа I из останков 5300-летнего Тирольского ледяного человека» (Nanostructure and mechanics of mummified type I collagen from the 5300-year-old Tyrolean Iceman) опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.
